CN102785062A - 一种钛合金板膨胀节制作方法 - Google Patents

Abstract

一种钛合金板膨胀节制作方法，将膨胀节的半波整体冲压，分瓣拼焊，即由两个半波坯料焊接成为一个单元的方式成型，采用两次热处理的工艺：第一次热处理是在半波坯料焊接成一个单元后采用整体消应力热处理；第二次热处理是膨胀节半波组焊成为一个个单元，并焊接成膨胀节后进行整体热处理，且在焊接接头无损检测合格后，采用整体恢复材料性能热处理的工艺。从而保证膨胀节的质量，尤其是焊缝的质量，确保膨胀节的使用性能。

Description

一种钛合金板膨胀节制作方法

技术领域

本发明涉及钛合金板膨胀节的制作，尤其是TA10膨胀节的选材及制作工艺。

背景技术

波纹管膨胀节作为一种管道补偿构件，在电力、石化、供热、钢铁、城建等领域被广泛地应用。其作用是在动力或热力管网中、设备与管路、设备与设备之间的连接中起补偿作用。波纹管膨胀节以它的轴向伸缩或角度变化来补偿管路系统或设备因温差（或机械运动）造成的位置移动；消除设备开车、停车或正常运行条件下的振动。因此，波纹管的应力分布需均匀，不应存在应力集中，有色金属TA10膨胀节具有良好的耐腐蚀性能，但在制作过程中，最常见的是由于应力集中引起的波峰、波谷R弧段及焊缝与母材的熔合线处微裂纹，出现缺陷的波纹管不允许返修，且不允许使用在设备或管道中。

现有的钛合金板（如TA10）膨胀节在制作中容易出现裂纹、严重氧化等质量问题，成品率低。

发明内容

本发明目的是：为解决钛合金板（如TA10板）膨胀节在制作过程中容易产生的缺陷，本发明提供了一种TA10膨胀节选材方法及制作工艺。

     本发明技术方案是：钛合金板膨胀节制作方法，在钛合金板（TA10）膨胀节制作过程中，将膨胀节的半波整体冲压，采用板料分瓣拼焊，再由半波元件焊接成为一个个单元的方式成型，采用两次热处理的工艺：第一次热处理是在半波坯料焊接成一个单元后采用整体消应力热处理；第二次热处理是TA10膨胀节两半波组焊成为一个单元，并焊接成膨胀节后进行整体热处理，焊接接头无损检测合格后，采用整体恢复材料性能热处理的制作工艺。

两次热处理均应在钛合金板（TA10板材）内外表面涂高温防氧化膏，且在充满惰性气体、密封性能较好的电热处理炉中进行。根据TA10板材的厚度，压制前及焊接后两次热处理工艺条件是：第一次热处理，在540℃~600℃的温度范围内保温1~2小时，随炉冷却； 第二次热处理，在550℃~650℃的温度范围内保温1~2小时，随炉冷却。

带温压制成型：钛合金板（TA10）膨胀节在压制前将半波坯料在热处理炉内加热至500℃~600℃，保温0.5~1小时，出炉后采用上下冲压模具冲压方式成型，且保证终压温度不低于300℃。

上下冲压模具与钛合金板（TA10）材料表面接触的部分，采用衬钛层的方式，保护TA10膨胀节表面不被铁离子污染。

本发明的钛合金板TA10膨胀节前期坯料选材，选用大型有色金属厂家且质量较好的管坯材料，确保使用低铁氧、B类爆炸复合板复层TA10板材，其中关键杂质元素含量Fe%≤0.10%、O%≤0.10%，TA10板材延伸率≥35%，且交货状态为热轧态，机械加工方法去除氧化皮，表面应无明显划痕、划伤及修磨痕迹。为确保材料的化学成分及力学性能，在TA10膨胀节投料之前应认真核对原材料质量证明书，且对原材料关键项目进行复验，验证其符合以上要求。

采用上下模具带温热压成型，且保证终压温度不小于300℃，压制成型后两半波组焊，焊接接头无损检测合格，再次采用整体恢复材料性能热处理的制作工艺，热处理温度为550℃~650℃，保温1~2小时随炉冷却，且热处理炉要求须为电加热炉，热处理炉内充惰性气体以防止TA10材料吸氢、氧脆化，坯料内外表面涂KBC-12高温防氧化膏，从而保证TA10膨胀节的质量，尤其是焊缝的质量，确保波纹管的使用性能。

本发明的有益效果是：TA10坯料经过合理的选材，半波坯料焊接完成采用整体消应力热处理，压制成型后再次采用整体消除应力热处理的制作工艺，但热处理炉须为充满惰性气体、密封性能较好的电炉，以防止波纹管在热处理过程中TA10材料吸氢、氧脆化，使TA10材料的应力分布均匀，保证TA10材料质量，尤其是焊缝质量，确保了TA10膨胀节的使用性能，不但制造上工艺合理，而且使用寿命明显延长。

附图说明

图1是本TA10膨胀节制作工艺的结构示意图。

图2是本TA10膨胀节示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明具体实施方式进行说明。图1为常规的机械方法压制波纹管。图中，油压机1、成型模具上模2 、TA10半波坯料3、成型模具下模4 、移动操作平台5。TA10膨胀节单元的左半波6、TA10膨胀节单元的右半波7。

TA10膨胀节制作前期坯料选材尤为重要，选用大型有色金属厂家且质量较好的管坯材料，确保采用低铁氧（行业中认可的）TA10板或B类爆炸复合板复层TA10板材，其中关键杂质元素含量Fe%≤0.10%、O%≤0.10%，TA10板材延伸率≥35%，且交货状态为热轧态，机械加工方法去除氧化皮，表面无明显划痕、划伤及修磨痕迹。材料在使用前复验化学成分及力学性能，并核对原材料质量证明书，符合相应材料标准且符合以上采购要求，检查表面质量，无划痕及修磨痕迹。

TA10膨胀节管坯原材料检验及复验合格后，下料卷制成型，用丙酮清理TA10材料坡口表面及两侧，采用焊接工艺评定合格的钨极自动氩弧焊焊接工艺，在正反两面氩气保护充足的状态下，采用小电流，慢速焊的方式，将坯料焊接完成，焊接接头目视合格后，表面按100%PT及100%RT无损检测，按JB/T4730-2005Ⅰ级合格检验，无损检测合格后，波纹管两件坯料整体进行热处理，以消除焊缝应力，热处理炉须为充满惰性气体、密封性能较好的电炉。

TA10膨胀节在压制前将半波坯料在热处理炉内加热至500℃~600℃，保温0.5~1小时，出炉后采用上下冲压模具冲压方式成型，（如膨胀节单元的左半波6、TA10膨胀节单元的右半波7构成一个单元，N个单元最后构成一个膨胀节整体）。且保证终压温度不低于300℃。上下冲压模具与TA10材料表面接触的部分，采用衬钛层的方式，且TA10材料内外表面涂KBC-12高温防氧化膏，保护TA10膨胀节表面不被铁离子污染。         

     TA10膨胀节具体的制作方法，在TA10膨胀节制作过程中，采用两次热处理的工艺及带温压制成型，保证波纹管的生产质量及使用性能：第一次热处理是在半波坯料焊接完成采用整体消应力热处理；第二次热处理是TA10膨胀节压制焊接完成、焊接接头无损检测合格后，采用整体恢复材料性能热处理的制作工艺，两次热处理均应在TA10材料内外表面涂KBC-12高温防氧化膏，且在充满惰性气体、密封性能较好的电热处理炉中进行。根据TA10材料的厚度，压制前后两次热处理制度大至为：第一次热处理，在540℃~600℃的温度范围内保温1或2小时，随炉冷却； 第二次热处理，在550℃~650℃的温度范围内保温1或2小时，随炉冷却。在压制前将TA10半波坯料在热处理炉内加热至550℃或600℃，保温0.5~1小时，出炉后采用上下冲压模具冲压方式成型，且保证终压温度不低于300℃。采用上述条件处理后的TA10膨胀节的质量比不采用上述工艺条件的产品质量有显著区别。不采用上述工艺条件的产品焊缝熔合线处易出现微裂纹，因出现缺陷的波纹管不允许返修，旧工艺制备产品的时间和使用寿命有明显的区别。

根据TA10板材的厚度，压制前及焊接后两次热处理工艺条件是：在540℃~600℃的温度范围内保温1~2小时，TA10板材厚度较厚时取保温温度上限、保温时间上限。

      采用此TA10膨胀节制作工艺生产的波纹管，经表面整体100%PT及100%RT无损检测，按JB/T4730-2005Ⅰ级合格检验，在波纹管波峰、波谷R弧段及焊缝部位未出现缺陷，其外形尺寸及内在质量均符合相应的波纹管标准，保证了TA10膨胀节的整体质量。

Claims (6)

1.钛合金板膨胀节制作方法，其特征是将膨胀节的半波整体冲压，分瓣拼焊，即由两个半波坯料焊接成为一个单元的方式成型，采用两次热处理的工艺：第一次热处理是在半波坯料焊接成一个单元后采用整体消应力热处理；第二次热处理是膨胀节半波组焊成为一个个单元，并焊接成膨胀节后进行整体热处理，且在焊接接头无损检测合格后，采用整体恢复材料性能热处理的工艺。

2.钛合金板膨胀节制作方法，其特征是两次热处理均应在TA10板材内外表面涂高温防氧化膏，且在充满惰性气体、密封性能较好的电热处理炉中进行；两次热处理工艺条件是：第一次热处理，在540℃~600℃的温度范围内保温1~2小时，随炉冷却； 第二次热处理，在550℃~650℃的温度范围内保温1~2小时，随炉冷却。

3.钛合金板膨胀节制作方法，其特征是半波整体带温压制成型：钛合金板膨胀节在压制前将半波坯料在热处理炉内加热至500℃~600℃，保温0.5~1小时，出炉后采用上下冲压模具冲压方式成型，且保证终压温度不低于300℃。

4.钛合金板膨胀节制作方法，其特征是上下冲压模具与钛合金板材料表面接触的部分，采用衬钛层的方式，保护TA10膨胀节表面不被铁离子污染。

5.钛合金板膨胀节制作方法，其特征是钛合金板使用低铁氧、B类爆炸复合板复层TA10板材，其中关键杂质元素含量Fe%≤0.10%、O%≤0.10%，板材延伸率≥35%，且交货状态为热轧态。

6.钛合金板膨胀节制作方法，其特征是焊接接头无损检测合格，再次采用整体恢复材料性能热处理的制作工艺，热处理温度为550℃~650℃，保温1~2小时随炉冷却，且热处理炉要求须为电加热炉，热处理炉内充惰性气体以防止TA10材料吸氢、氧脆化，坯料内外表面涂KBC-12高温防氧化膏。

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